3. Порядок виконання роботи
1. При закритому вентилі 3 повністю відкривають вентиль 2.
2. Перемикачі розподільної коробки 11 переводять у верхнє положення. Таким чином, імпульсні трубки з’єднуються з диференційним п’єзометром 7.
3. Повільно відкривають регулювальний вентиль 3. Встановлюють невелику витрату рідини, щоб втрати напору не перевищували діапазон вимірювання диференційного п’єзометра, який становить біля 1500 мм.
4. Напрямну лійку 12 повертають так, щоб вода потрапляла в малий мірний бак 4.
5. Об’ємним методом визначають витрату рідини. Для цього перекривають корковий кран 6 на виході з малого мірного бака 4, і з допомогою секундоміра визначають час t натікання в бак певного об’єму рідини W.
Слід зазначити, що об’єм W вибирається довільним у межах протарованої частини бака, а похибка експериментального визначення об’ємної витрати обернено пропорційна до значення W, тобто зі збільшенням об’єму рідини точність визначення об’ємної витрати Q зростає.
6. Для визначення кінематичної в’язкості води заміряють її температуру Т.
7. Знімають покази диференційного п’єзометра 7, тобто записують у відповідні колонки журналу лабораторної роботи значення рівнів рідини в його лівій та правій трубках.
8. Дії за пунктами 5-7 повторюють для 2-3 різних ступенів відкриття регулювального вентиля 3.
9. Перемикачі розподільної коробки 11 переводять у нижнє положення. Імпульсні трубки при цьому з’єднуються з диференційним манометром 8.
10. З допомогою вентиля 3 збільшують витрату рідини Q.
11. Визначають об’ємну витрату рідини, як описано в пункті 5, але з допомогою великого мірного бака 5.
12. Заміряють температуру рідини Т.
13. Втрати напору знаходять за показами індикаторного пристрою 9. Шкала приладу проградуйована в метрах водяного стовпа.
14. Дії за пунктами 10-13 повторюють для 3-4 різних ступенів відкриття регулювального вентиля 3.
4. Математична обробка результатів
1. Знаходять площу живого перерізу потоку в трубі:
|
= d 2 / 4 , |
|
(20) |
де d – внутрішній діаметр труби.
2. Кінематичну в’язкість знаходять з табл. 1 залежно від температури води Т.
Таблиця 1
Температура води Т, оС |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
Кінематична в’язкість , см2/с |
0,0139 |
0,0131 |
0,0124 |
0,0118 |
0,0112 |
0,0106 |
0,0101 |
0,0099 |
0,0092 |
3. Для кожного досліду знаходять об’ємну витрату води Q :
|
Q = W / t . |
|
(21) |
4. Середня швидкість руху води V :
|
V = Q / . |
|
(22) |
5. Для дослідів з використанням диференційного п’єзометра втрати напору визначають як різницю показів лівого та правого п’єзометра. Для дослідів з використанням диференційного манометра втрати напору зчитують безпосередньо зі шкали приладу.
6. Коефіцієнт гідравлічного тертя знаходять з формули Дарсі-Вайсбаха:
|
=
|
|
(23) |
.Слід пам’ятати, що прискорення вільного падіння g – величина розмірна, і приблизно дорівнює g=9,81 м/с2 = 981 см/с2.
7. Число Рейнольдса для потоку рідини в трубі:
|
Re = Vd / . |
|
(24) |
8. За даними експериментальних досліджень будують графік залежності коефіцієнта гідравлічного тертя від числа Re в координатах lg(1000)—lgRe (по осі абсцис відкладають lgRe, а по осі ординат – lg(1000) ).
На графіку проводять плавну криву лінію, що найбільш точно апроксимує отримані експериментальні точки.
9. Зі степеневої формули Альтшуля (16) визначають розрахункову еквівалентну шорсткість стінок труб:
|
е = [(/0,11)4 – 68/Re] d . |
|
(25) |
З використанням даних табл. 2 роблять висновок про стан внутрішньої поверхні труб.
Таблиця 2
Значення еквівалентної шорсткості для різних труб
№ |
Труби, їх матеріал та стан |
е, мм |
|
І. Волочені труби |
|
І.1. |
Нові технічні гладкі зі скла, латуні, міді, свинцю |
0,0015...0,01 |
І.2. |
Те ж, з алюмінію |
0,015...0,06 |
І.3. |
Сталеві нові |
0,02...0,05 |
І.4. |
Сталеві після кількох років експлуатації, очищені та покриті бітумом |
0,15...0,3 |
|
ІІ. Сталеві зварні труби |
|
ІІ.1. |
Нові |
0,03...0,1 |
ІІ.2. |
Такі, що були в експлуатації |
0,1...0,2 |
ІІ.3. |
Помірно заіржавілі |
0,3...0,7 |
ІІ.4. |
Старі заіржавлені |
0,8...1,5 |
ІІ.5. |
Сильно заіржавлені з великими відхиленнями |
2,0...4,0 |
|
ІІІ. Оцинковані сталеві труби |
|
ІІІ.1. |
Нові чисті |
0,07...0,15 |
ІІІ.2. |
Оцинковані з листової сталі, нові |
0,15 |
ІІІ.3. |
Те ж, після кількох років експлуатації |
0,18 |
|
IV. Чавунні труби |
|
IV.1. |
Нові |
0,25...1,0 |
IV.2. |
Нові, покриті бітумом |
0,15 |
IV.3. |
Асфальтовані |
0,12...0,3 |
IV.4. |
Такі, що були в експлуатації |
1,0...1,5 |
IV.5. |
Зі значними відкладами |
2,0...4,0 |
IV.6. |
Очищені після багатьох років експлуатації |
0,3...1,5 |
|
V. Пластмасові труби |
|
V.1. |
Поліетиленові, поліпропіленові, поліхлорвінілові |
0,007…0,01 |
|
VI. Інші труби |
|
VI.1. |
Бетонні, із затиранням поверхні |
0,3...0,8 |
VI.2. |
Те ж, при середній якості робіт; залізобетонні |
2,5 |
VI.3. |
Азбестоцементні нові |
0,05...0,1 |
VI.4. |
Те ж, після кількох років експлуатації |
0,1...0,6 |
VI.5. |
Рукави пожежні та шланги резинові |
0,03 |